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一種防凍型壓力變送器在低溫油路管中的應用

來源：江蘇創輝自動化儀表有限公司時間：2022-09-05

技術領域

本申請涉及流體壓力檢測設備的領域，尤其是涉及一種防凍壓力變送器。

背景技術

石油石化油田煤氣層的數字化轉型中，壓力變送器在油氣開采、傳送、儲存過程中同時對原油路管道壓力進行測量，并把壓力變送器采集信號傳到智慧油氣田生產指揮調度系統。

現有的管道上的壓力變送器固定于管道外側，將管道內的流體引入到壓力變送器內，壓力變送器內對管道內流體的壓力參數進行測量。

中國石油石化的油田原油主要成分水多油少，并都在無人值守的偏遠地區，再加上北方地區的-40℃低溫，大批量的油田管線上的引壓測量的壓力變送器經常被凍死和凍壞，導致智慧油氣田系統無法正常運行。

一種壓力變送器防凍配套設備，將管道內液體進行加熱，且利用便于將管道與壓力變送器密封固定的結構，使設備在低溫條件下依然正常。

一種防振防凍耐高溫的壓力變送器，當測量流體溫度較低時，可控制加熱電阻加熱。

一種防凍使用壽命長的壓力變送器，通過設置在連接塊內部的加熱阻絲實現對壓力變送器本體的加熱，在低溫的情況下通過加熱阻絲的加熱，實現防凍的效果。

現有技術直接將變送器與待測管道進行固定后，將待測管道內的流體引出，變送器自身的結構簡單，同時為適應0攝氏度以下的環境，考慮防凍需要，于變送器外側設置加熱模塊，對變送器引出的流體進行加熱，能保證變送器上感壓芯片的測量。

針對上述中的相關技術，發明人認為存在有當管道處于較低環境下，如零下40攝氏度環境下，加熱模塊需要提供大量的能量為變送器進行加熱，以阻止變送器引出流體發生結冰現象，而變送器一般采用24V電壓，隨著使用環境溫度的下降，需要增大電壓或電流來保證為提供足夠的加熱能量，電壓增加容易產生安全隱患，電流增加容易導致電熱絲熔斷，加熱模塊很難提供足夠的能量保證變送器引出流體不發生結冰現象。

發明內容

為了解決室外低溫油路管道的壓力變送器被凍壞的問題，本申請提供一種防凍壓力變送器。

本申請提供的一種防凍壓力變送器，采用如下的技術方案：

種防凍壓力變送器，包括壓力感壓芯體，用于放置于油路管道內腔：壓力芯體信號線纜，一端與壓力感壓芯體電連接接，另一端用于設置于油路管道外側：機殼，用于與壓力芯體信號線纜遠離壓力感壓芯體一端連接。

通過采用上述技術方案，壓力變送器與待測量的油路管道安裝連接時，將壓力感壓芯體放置于油路管道內腔，此時不需要將油路管道內腔的流體引出到油路管道外，不需要對壓力感壓芯體附近區域進行加熱處理，便能保證低溫下壓力變送器的正常使用，該壓力變送器不僅在外界環境溫度為0℃以下可以正常使用，在外界環境溫度為零下40℃以下同樣能進行使用；

同時不需要對引出的流體進行加熱，設備功耗小；不會出現由于加熱設備損壞的情況下，變送器的失效；相對于傳統的引出流體進行壓力檢測的方案，并非采用傳統的增加加熱功率解決低溫環境下變送器的使用，而是采用直接將壓力感壓芯片放入待測管道內的方案，有了實質性的改進，以適應低溫的外界環境下壓力變送器的使用，長期穩定性強，故障率相對于加熱的方式較低，使用壽命長。
優選的，還包括伸入件，伸入件與機殼和壓力感壓芯體固定連接，伸入件用于與油路管道固定密封連接，伸入件上構造有容納壓力芯體信號線纜通過的過線通道。通過采用上述技術方案，將壓力感壓芯體固定于伸入件，直接將伸入件帶有壓力感壓芯體的部分插入油路管道后，將伸入件與油路管道固定連接，實現壓力感壓芯體設置于油路管道內腔。

優選的，還包括用于與油路管道密封固定且與油路管道內腔連通的接頭件，接頭件與壓力感壓芯體可拆卸密封連接。

通過采用上述技術方案，先將接頭件與油路管道連接后，再將壓力感壓芯體與接頭件連接，方便壓力感壓芯體后期的維護更換，同時接頭件與油路管道的連接要求難度相對壓力感壓芯體與油路管道的安裝難度更低。

優選的，還包括伸入件，伸入件與機殼和壓力感壓芯體固定連接，伸入件與接頭件可拆卸連接，伸入件上構造有容納壓力芯體信號線纜通過的過線通道。

通過采用上述技術方案，將伸入件與壓力感壓芯體固定，通過將伸入件與接頭件連接，實現壓力感壓芯體與接頭件之間的連接，便于壓力感壓芯片后期的拆裝維護，同時實現壓力感壓芯片穩定的設置于油路管道內腔。

優選的，所述伸入件與接頭件之間螺紋連接，伸入件外側設置有外螺紋。通過采用上述技術方案，通過轉動伸入件，便能實現伸入件與接頭件之間的可拆卸連接，連接方便快捷，通過轉動伸入件，調整伸入件與接頭件之間的相對位置，調整伸入件插入油路管道內的不同深度，保證壓力感壓芯體既能測量到油路管道內的壓力，又減少壓力感壓芯體對油路管道內腔的流體流動造成的擾動，同時能適應不同內徑的油路管道的使用。

優選的，所述伸入件為管件，壓力感壓芯體固定于伸入件一端將伸入件位于壓力感壓芯體兩端的空間隔絕。

通過采用上述技術方案，伸入件內腔能為壓力芯體信號線纜提供通過空間，使用壓力感壓芯體與伸入件固定，便能實現管件端口的封閉，結構件成本低，安裝方便。

優選的，還包括用于與油路管道密封固定且與油路管道內腔連通的接頭件，所述接頭件與壓力感壓芯體不可拆卸密封連接。

通過采用上述技術方案，將接頭件與油路管道固定后，實現壓力感壓芯體的固定，實現壓力變送器的安裝，當需要維護壓力變送器時，將接頭件與壓力感壓芯片同時取下。

優選的，還包括感壓芯體保護帽，感壓芯體保護帽內腔與其外側空間連通，壓力感壓芯體與進入感壓芯體保護帽內腔的流體接觸。

通過采用上述技術方案，感壓芯體保護帽能阻擋油路管道內的大顆粒物質，如冰塊進入感壓芯體保護帽內腔，從而對壓力感壓芯體提供更加全面的保護，提高壓力感壓芯體使用的安全性。

優選的，所述接頭件上密封連接有通斷閥，通斷閥用于與油路管道密封連接。通過采用上述技術方案，當伸入件安裝時，開通通斷閥，伸入件帶動壓力感壓芯體進入油路管道內腔：維修時，將伸入件轉動移動使壓力感壓芯體從油路管道內移動到通斷閥接頭內，關閉通斷閥，在將壓力感壓芯體從通斷閥接頭移出，對于壓力感壓芯體進行維護，能實現油路管道帶壓力情況下操作的安全可靠。

優選的，所述通斷閥上密封連接有與油路管道密封固定的取壓管件。通過采用上述技術方案，通斷閥通過取壓管件實現與油路管道的連接，取壓管件相對于通斷閥與油路管道的連接更加方便，操作難度低。

綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術效果：

1.壓力變送器與待測量的油路管道安裝連接時，將壓力感壓芯體放置于油路管道內腔，此時不需要將油路管道內腔的流體引出到油路管道外，不需要對壓力感壓芯體附近區域進行加熱處理，便能保證低溫下壓力變送器的正常使用，該壓力變送器不僅在外界環境溫度為0℃以下可以正常使用，在外界環境溫度為零下40℃以下同樣能進行使用：同時不需要對引出的流體進行加熱，設備功耗小：不會出現由于加熱設備損壞的情況下，變送器的失效；相對于傳統的引出流體進行壓力檢測的方案，并非采用傳統的增加加熱功率解決低溫環境下變送器的使用，而是采用直接將壓力感壓芯片放入待測管道內的方案，有了實質性的改進，以適應低溫的外界環境下壓力變送器的使用，長期穩定性強，故障率相對于加熱的方式較低，使用壽命長：

2.通過轉動伸入件，便能實現伸入件與接頭件之間的可拆卸連接，連接方便快捷，通過轉動伸入件，調整伸入件與接頭件之間的相對位置，調整伸入件插入油路管道內的不同深度，保證壓力感壓芯體既能測量到油路管道內的壓力，又減少壓力感壓芯體對油路管道內腔的流體流動造成的擾動：

3.當伸入件安裝時，開通閥組，伸入件帶動壓力感壓芯體進入油路管道內腔：維修時，將伸入件轉動移動使壓力感壓芯體從油路管道內移動到閥組接頭內，關閉閥組，在將壓力感壓芯體從閥組接頭移出，對于壓力感壓芯體進行維護，能實現油路管道帶壓力情況下操作的安全可靠。

附圖說明

圖1是實施例一的整體剖面結構示意圖。

附圖標記說明：1、機殼；11、壓力芯體信號線纜；12、壓力感壓芯體；13、感壓芯體保護帽：2、伸入件：21、高位插深限位點；22、低位插深限位點；3、油路管道；31、保溫層；4、接頭件；5、通斷閥；6、取壓管件；7、壓緊件；71、聚四氟乙烯墊片。

具體實施方式

以下結合附圖1對本申請作進一步詳細說明。

本申請實施例公開一種防凍壓力變送器。

實施例1

參照圖1，一種防凍壓力變送器包括位于待測量油路管道3外側的機殼1，機殼1上伸出線纜與總控中心信號連接，機殼1上固定連接有伸入件2，伸入件2一端伸入待測量油路管道3內腔，伸入件2伸入待測量油路管道3內腔的一端連接有壓力感壓芯體12，伸入件2上可拆卸連接有固定于待測量油路管道3外側的帶壓組件，帶壓組件能實現在油路管道3內腔有壓力的情況下，對壓力感壓芯體12進行維護更換。

帶壓組件包括依次密封連接的取壓管件6、通斷閥5、接頭件4。取壓管件6一端與油路管道3焊接固定，取壓管件6另一端設置有外螺紋，取壓管件6內腔與油路管道3內腔連通。

通斷閥5為手動開閉的不銹鋼閥門組，通斷閥5兩端均設置有內螺紋，通斷閥5一端與取壓管件6螺紋連接，另一端與接頭件4螺紋連接，通斷閥5的兩端均設置有螺紋密封膠保證與取壓管件6、接頭件4之間的密封。接頭件4為管件，接頭件4內側設置有與伸入件2螺紋連接的內螺紋。

伸入件2為內腔中空且外側設置有外螺紋的柱狀件，伸入件2上設置有限位點，限位點包括高位插深限位點21和低位插深限位點22，高位插深限位點21為伸入件2插入油路管道3的最短深度位置點，安裝伸入件2時，保證高位插深限位點21不漏出于接頭件4遠離通斷閥5的外側。低位插深限位點22表示伸入件2遠離機殼1的一端位于接頭件4內腔，且不阻擋通斷閥5的正常關閉。當伸入件2安裝時，伸入件2上的低位插深限位點22達到接頭件4時，再開通通斷閥5：維修時低位插深限位點22伸出接頭件4時，關閉通斷閥5，便可將伸入件2從帶壓組件上旋轉取下，實現壓力變送器的帶壓力操作的安全可靠。解決了原油管線內部工作時存在壓力，常規運維過程中所有相關的運行設備需要停止造成的較高運維成本。

壓力變送器的伸入件2計算好尺寸并在伸入件2上做好記號線，通過伸入件2的記號線旋擰螺紋可以調整插入深淺，保證油路管道3口徑尺寸大小不同時，插深不同的深度讓伸入件2上的壓力感壓芯體12送入到zui佳檢測的位置。

伸入件2上套設有與其螺紋連接的壓緊件7，壓緊件7包括一體成型的六方部分和外螺套部分，接頭件4遠離通斷閥5的一端開設有內臺階，接頭件4的內臺階部分設置有內螺紋，壓緊件7的外螺套部分與接頭件4螺紋連接。為保證壓緊件7與接頭件4之間連接的密封性，壓緊件7的外螺套部分遠離六方部分的端面與接頭件4之間設置有聚四氟乙烯墊片71，聚四氟乙烯墊片71套設于伸入件2外側，壓緊件7與接頭件4螺旋連接后能將聚四氟乙烯墊片71壓緊形變，實現伸入件2與接頭件4之間的封閉連接，保證油路管道3內壓力不外溢。

機殼1上連接有進入伸入件2內腔的壓力芯體信號線纜11，壓力芯體信號線纜11為感壓芯體供電和信號傳輸四芯線纜，壓力芯體信號線纜11與壓力感壓芯體12電連接。壓力感壓芯體12為帶隔離膜片并精密補償的高穩定性硅壓阻式壓力感壓芯體，通過后膜電路對感壓芯體進行了寬溫區的溫度補償和零點偏差的修訂，被測的壓力經過隔離膜片和感壓芯體內部介質傳遞到壓阻式感壓硅片上，實現壓力到電信號的精確轉換。壓力感壓芯體12材質是316L不銹鋼，伸入件2材質是316L不銹鋼，通過激光焊接讓壓力感壓芯體12熔合在伸入件2前端，壓力感壓芯體12與伸入件2焊接后，將伸入件2遠離機殼1的端口封閉，且為避免壓力感壓芯體12與固體物質接觸，壓力感壓芯體12位于伸入件2端口內側部分，距伸入件2端口有5毫米距離。

在本實施例中，伸入件2包括相互焊接固定的管體外螺紋部分和光桿部分，管體外螺紋部分與帶壓組件的接頭件4螺紋連接且與機殼1固定，光桿部分為焊接于管體外螺紋部分遠離機殼1一端的管件，光桿部分能伸入油路管道3內腔，光桿部分對油路管道3內的流體擾動較小，光桿部分的外徑等于管體外螺紋部分的內徑。

優選的，伸入件2的光桿部分遠離管體外螺紋的一端設置有臺階，伸入件2遠離機殼1的一端螺紋連接有感壓芯體保護帽13，感壓芯體保護帽13的外徑等于伸入件2光桿部分的外徑，感壓芯體保護帽13側面開設有多個進壓孔，進壓孔直徑為2毫米。感壓芯體保護帽13會隔離冰塊進入，保護壓力感壓芯體12的膜片。

油路管道3外側包裹有保溫層31，保溫層31為聚乙烯丙綸復合防水保溫層外加堿細格平紋玻璃布，保溫層31包裹于油路管道3和油路管道3與取壓管件6焊接處的外側。

本申請實施例一種防凍壓力變送器的實施原理為：

將取壓管件6與油路管道3焊接固定，通斷閥5與取壓管件6連接，接頭件4與通斷閥5連接，再將伸入件2與接頭件4螺紋連接，通過觀察高位插深限位點21，判斷伸入件2的插入深度，伸入件2將壓力感壓芯體12插入油路管道3內的設定深度后，聚四氟乙烯墊片71放入接頭件4內，zui后使用壓緊件7與接頭件4螺紋連接將聚四氟乙烯墊片71壓緊變形，實現壓力變送器與油路管道3的安裝連接。

實施例2

本實施例與實施例1的不同之處在于，一種防凍壓力變送器包括伸入件2，不包括帶壓組件，伸入件2與機殼1和壓力感壓芯體12固定連接，壓力感壓芯體12連接于伸入件2伸入油路管道3的一端，伸入件2為光桿，伸入件2與油路管道3焊接固定密封連接，伸入件2上構造有容納壓力芯體信號線纜11通過的過線通道，過線通道為過線孔，過線孔內填充圍繞壓力芯體信號線纜11外側的密封膠。

實施例3

本實施例與實施例1的不同之處在于，一種防凍壓力變送器包括伸入件2和接頭件4,不設置通斷閥5和取壓管件6，接頭件4直接與油路管道3焊接固定并與油路管道3內腔連通。

以上均為本申請的較佳實施例，并非依此限制本申請的保護范圍，故：凡依本申請的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋于本申請的保護范圍之內。